ES2588709T3

ES2588709T3 - Sistema y procedimiento para tratamiento de líquido

Info

Publication number: ES2588709T3
Application number: ES12707387.2T
Authority: ES
Inventors: Yuri Livshitz; Oren Gafri
Original assignee: Wadis Ltd
Current assignee: Wadis Ltd
Priority date: 2011-01-23
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2016-11-04
Anticipated expiration: 2032-01-19
Also published as: US10183880B2; CN103328390B; IL259686A; US20130299351A1; AU2016362832B2; EP3383799B1; EP3383799A1; CN103328390A; ES2928980T3; US20160159673A1; EP2665684B1; WO2012098549A1; AU2016362832A1; US9233858B2; IL259686B; WO2017094003A1; EP2665684A1

Abstract

Un sistema para tratamiento de un líquido contaminado (15), que comprende: un dispositivo (311, 411, 611) de alimentación de alta tensión que tiene un terminal (316, 416, 618) de potencial y un terminal (317, 417, 617) de tierra; un banco de condensadores (312, 412, 612) general conectado al dispositivo de alimentación de alta tensión; al menos un dispositivo (313, 413, 613) interruptor general conectado a dicho dispositivo de alimentación de alta tensión y a dicho banco de condensadores general; al menos un banco de condensadores (314, 414, 414a-414c, 614) de trabajo conectado al banco de condensadores general a través de dicho al menos un interruptor general; al menos un interruptor (321, 421, 621) de trabajo dispuesto en serie con el banco de condensadores de trabajo correspondiente; al menos un electrodo (34, 422, 622) de potencial sumergido en dicho líquido (15) contaminado y conectado a dicho al menos un banco de condensadores de trabajo a través de dicho al menos un interruptor de trabajo; y al menos un electrodo (35, 423, 623) puesto a tierra que define un espacio dentro del líquido contaminado junto con dicho al menos un electrodo de potencial y dispuesto en serie con el interruptor de trabajo para proporcionar una descarga eléctrica a través de una porción del líquido contaminado dentro del espacio.

Description

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intervalo de 10 kiloohmios -50 kiloohmios.

Por ejemplo, una energía requerida para una desinfección de un cierto volumen de líquido está en el intervalo de hasta 10 J (julios). Para este caso, por ejemplo, una capacidad de trabajo Ct puede ser de 0,01 μF (microfaradios), la capacidad general Cg puede ser de 10 μF, y la tensión de trabajo puede ser de 30 kV. En consecuencia, en el banco de condensadores 314 de trabajo, la energía almacenada es W = Ct U2/2 = 4,5 J, y la carga eléctrica es Qt = Ct U = 3·10-4 C (culombios); mientras que, en el banco de condensadores 312 general, la energía almacenada es de 450 J, y la carga eléctrica es de 0,3 C. Como puede entenderse, en este caso, la variación de la tensión debida al componente inverso de la corriente transitoria oscilatoria puede estimarse como Qt/Cg = 30 V. En consecuencia, la variación de tensión no supera el 1 %.

En referencia a las Figs. 4A y 4B conjuntamente, la Fig. 4A muestra un esquema eléctrico del sistema 40 para el tratamiento de un líquido contaminado, de acuerdo con otra realización de la invención y la Fig. 4B muestra un esquema eléctrico adicional de un sistema 40 para el tratamiento del líquido contaminado. El sistema 40 incluye un circuito 41 de carga y una pluralidad de módulos 42 de descarga equivalentes eléctricamente conectados al circuito 41 de carga. Con el propósito de simplicidad de ilustración, solo se muestran en las Figs. 4A y 4B tres módulos 42 de descarga, sin embargo, puede usarse cualquier número deseado de módulos 42 de descarga.

El circuito 41 de carga incluye un dispositivo 411 de alimentación de alta tensión conectado a un banco de condensadores 412 general del circuito de carga 41 y una pluralidad de bancos de condensadores de trabajo. Cada módulo 42 de descarga incluye un banco de condensadores de trabajo correspondiente. Se muestran en las Figs.4A y 4B tres bancos de condensadores de trabajo que son indicados mediante los números de referencia 414a, 414b y 414c. Los bancos de condensadores 414a -414c de trabajo están separados entre sí mediante elementos resistivos 415 de corriente de trabajo correspondientes.

El banco de condensadores 412 general está conectado al banco de condensadores 414a de trabajo a través de un elemento 413 de limitación general. Debería entenderse que generalmente el banco de condensadores 412 general puede conectarse a uno cualquiera de los bancos de condensadores 414a -414c de trabajo. La finalidad del elemento 413 de limitación general es limitar la corriente entre el banco de condensadores 412 general y el banco de condensadores 414a de trabajo para evitar una descarga del banco de condensadores 412 general junto con el banco de condensadores 414a de trabajo.

Como se muestra en las Figs. 4A y 4B, el elemento 413 de limitación general se dispone en la línea eléctrica de potencial y conectado a un terminal 416 de potencial para el dispositivo 411 de alimentación de alta tensión. Sin embargo, cuando se desee, el elemento 413 de limitación general puede disponerse en la línea puesta a tierra entre el banco de condensadores 412 general y uno cualquiera de los bancos de condensadores 414a -414c de trabajo, y estar conectado a un terminal 417 puesto a tierra del dispositivo 411 de alimentación de alta tensión. Debería entenderse que cuando se desee, además del elemento 413 de limitación general dispuesto en la línea eléctrica de potencial, puede disponerse también otro elemento de limitación general (no mostrado) en la línea puesta a tierra entre el banco de condensadores 412 general y uno cualquiera de los bancos de condensadores 414a -414c de trabajo para evitar una descarga del banco de condensadores 412 general junto con el banco de condensadores 414a de trabajo.

De acuerdo con la realización mostrada en la Fig. 4A, el elemento 413 de limitación general es un dispositivo interruptor, que se denomina como un interruptor general, mientras que de acuerdo con la disposición mostrada en la Fig. 4B, el elemento 413 de limitación general es un dispositivo de resistencia, que se denomina como una resistencia de limitación general.

La finalidad de los elementos 415 resistivos de la corriente de trabajo es separar los módulos 42 de descarga entre sí tal como se describirá en el presente documento a continuación. Como se muestra en las Figs. 4A y 4B, los elementos 415 resistivos de la corriente de trabajo se disponen todos en la línea eléctrica de potencial y conectados al terminal 416 de potencial del dispositivo 411 de alimentación de alta tensión en serie a través del elemento 413 de limitación general. Sin embargo, cuando se desee, pueden disponerse elementos resistivos de la corriente correspondientes que pueden disponerse en serie entre los bancos de condensadores 414a -414c de trabajo en la línea puesta a tierra. En este caso (no ilustrado en las Figs. 4A y 4B), los elementos 415 resistivos de la corriente de trabajo pueden conectarse a un terminal 417 puesto a tierra del dispositivo 411 de alimentación de alta tensión.

Cada módulo 42 de descarga comprende un interruptor 421 de trabajo en serie con el banco de condensadores (414a, 414b o 414c) de trabajo correspondiente y un electrodo 422 de potencial correspondiente dispuesto en serie con el interruptor 421 de trabajo correspondiente. El electrodo 422 de potencial está separado por un espacio con el electrodo 423 de tierra. Durante el funcionamiento, los electrodos 422 y 423 deberían sumergirse dentro de un líquido 15 y distribuirse a través de un volumen deseado bajo tratamiento para proporcionar una descarga eléctrica dentro del espacio. Como se muestra en las Figs. 4A y 4B, solo los electrodos 422 de todos los módulos 42 de descarga se terminan mediante puntas de trabajo (indicadas por flechas) sumergidas y distribuidas dentro del líquido 15 bajo tratamiento, mientras que los segundos electrodos 423 de todos los módulos 42 de descarga se conectan todos juntos y conectados a, o asociados con, el cuerpo conductor puesto a tierra del recipiente 16 de tratamiento que contiene el líquido 15.

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proporcionada por el dispositivo de alimentación de alta tensión es de 30 kV, la resistencia eléctrica de los elementos 415 resistivos está en el intervalo de 1 kiloohmios -10 kiloohmios, la capacidad Cg del banco de condensadores 412 general están el intervalo de 4 -5 microfaradios, y la capacidad Ct del banco de condensadores (414a, 414b o 414c) de trabajo está en el intervalo de 0,1 microfaradios -0,2 microfaradios. La resistencia eléctrica de la resistencia (413 en la Fig. 4B) de limitación general puede, por ejemplo, estar en el intervalo de 10 kiloohmios 50 kiloohmios.

De acuerdo con otra realización, cada interruptor 421 de alta corriente, puede activarse mediante una pluralidad de circuitos de ignición dedicados (no mostrados), de modo que proporcione una secuencia deseada de activación de los interruptores 421 de corriente, de acuerdo con un algoritmo predeterminado.

Cuando se desee, todos los bancos de condensadores 414a -414c de trabajo pueden tener el mismo valor de capacidad eléctrica. Alternativamente, los valores de capacidad eléctrica Ct(414a), Ct(414b) o Ct(414c) de los bancos de condensadores 414a -414c de trabajo, pueden ser, correspondientemente, diferentes.

En referencia a la Fig. 5, se muestra un esquema eléctrico del sistema 50 para el tratamiento de un líquido contaminado, de acuerdo con una realización adicional de la invención. El sistema 50 incluye un circuito 51 de carga y una pluralidad de módulos 52 de descarga equivalentes eléctricamente conectados al circuito 51 de carga. El sistema 50 difiere del sistema 40 (en la Fig. 4A) en el hecho de que incluye adicionalmente una pluralidad de bancos de condensadores 514 de trabajo adicionales conectados a un terminal del banco de condensadores 412 general a través de un elemento general adicional, tal como el interruptor 513 general adicional conectado al terminal 416 de potencial del dispositivo 311 de alimentación de alta tensión. Los bancos de condensadores 514 de trabajo adicional están separados entre sí por elementos 515 resistivos de la corriente adicionales dispuestos en la línea de potencia de potencial. El otro terminal del banco de condensadores 514 de trabajo adicional está puesto a tierra.

El sistema 50 comprende también una pluralidad de interruptores 521 de trabajo adicionales en serie con el terminal de potencial del banco de condensadores 514 de trabajo adicional que se conecta al electrodo 422 correspondiente sumergido dentro del líquido 15.

De acuerdo con una realización de la invención, una capacidad eléctrica Cad adicional del banco de condensadores 514 adicional es mayor que una capacidad eléctrica Ct del banco de condensadores 414 de trabajo, pero es menor que una capacidad eléctrica Cg del banco de condensadores 412 general, es decir, Ct < Cad << Cg. Por ejemplo, la capacidad Cg del banco de condensadores general puede estar en el intervalo de 10 μF -50 μF (microfaradios), la capacidad Ct del banco de condensadores 414 de trabajo puede estar el intervalo de 0,01 μF -0,05 μF, y la capacidad Cad del banco de condensadores 514 de trabajo adicional puede estar el intervalo de 1 μF -5 μF.

Debería tomarse nota de que el sistema 50 es prácticamente más útil en casos en los que los electrodos 422 de todos los módulos de descarga 42 están escasamente distribuidos dentro del líquido 15 bajo tratamiento.

La operación del sistema 50 se inicia a partir de la carga del banco de condensadores 412 general por el dispositivo 411 de alimentación de tensión. El interruptor (413 en la Fig. 5) general, los interruptores 421 de trabajo, y los interruptores 521 de trabajo adicionales pueden mantenerse en la posición de desconexión. En operación, el banco de condensadores 412 general se carga permanentemente dado que está permanentemente conectado al dispositivo 411 de alimentación de tensión. El banco de condensadores 412 general puede descargarse parcialmente por el cierre (conexión) del interruptor (413 en la Fig. 5) general, para suministrar una alta tensión a los bancos de condensadores 414 de trabajo. La disminución de la tensión a través del banco de condensadores 412 general debido a esta descarga es relativamente pequeña, debido a la condición Cg >> Ct. Por ello, la caída de tensión a través del banco de condensadores 412 general puede compensarse fácilmente por la carga del banco de condensadores general desde el dispositivo 411 de alimentación de tensión. Tan pronto como se completa el proceso de carga de los bancos de condensadores 414 de trabajo, el interruptor (413 en la Fig. 5) general debería desconectarse para desconectar el banco de condensadores 412 general de los bancos de condensadores 414 de trabajo, y de ese modo evitar una descarga adicional del banco de condensadores 412 general junto con los bancos de condensadores 414 de trabajo.

El cierre de uno o más interruptores 421 de trabajo (pero manteniendo todos los interruptores 521 de trabajo adicionales en la posición de desconexión) da como resultado la descarga eléctrica de los bancos de condensadores 414 de trabajo correspondientes y la generación de un pulso de corriente eléctrica transitoria entre los electrodos 422 de potencial y el electrodo 423 puesto a tierra que está asociado con el cuerpo del recipiente 16 a través del líquido 15 bajo tratamiento. Para mantener la descarga de corriente eléctrica dentro del líquido, se cierran (conectan) uno o más interruptores 521 de trabajo adicionales, dando como resultado de ese modo la descarga eléctrica de los bancos de condensadores 514 de trabajo adicionales correspondientes y el mantenimiento de la corriente eléctrica transitoria entre los electrodos 422 de potencial correspondientes y el electrodo 423 puesto a tierra.

Debería tomarse nota de que cuando se usa un cierto tipo de interruptores de trabajo, por ejemplo, tiratrones, entonces uno de los electrodos del interruptor ha de ponerse a tierra permanentemente.

En referencia a las Figs. 6A y 6B, la Fig. 6A muestra un esquema eléctrico del sistema 60 para el tratamiento de un líquido contaminado, de acuerdo con una realización adicional de la invención y la Fig. 6B muestra un esquema

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eléctrico adicional de un sistema 60 para el tratamiento de un líquido contaminado. El sistema 60 incluye un circuito 61 de carga y un módulo 62 de descarga eléctricamente conectado al circuito 61 de carga. El circuito 61 de carga incluye un dispositivo 611 de alimentación de alta tensión conectado a un banco de condensadores 612 general y un banco de condensadores 614 de trabajo conectado al banco de condensadores 612 general en un terminal a través de un primer elemento 613 de limitación general y en otro terminal través de un segundo elemento 616 de limitación general que conecta los terminales puestos a tierra del banco de condensadores 612 general y el banco de condensadores 614 de trabajo.

De acuerdo con la realización mostrada en la Fig. 6A, el primer elemento 613 de limitación general es un dispositivo interruptor. Por ello, en esta realización los términos “primer elemento de limitación general” y “dispositivo interruptor general” son intercambiables. A su vez, el segundo elemento 616 de limitación general es un dispositivo de resistencia. En consecuencia, en esta realización los términos “segundo elemento de limitación general” y “elemento resistivo general” son intercambiables.

Como se muestra en la Fig. 6A, el dispositivo 613 interruptor general se dispone en la línea de potencia eléctrica de potencial; mientras que el elemento 616 resistivo general se dispone en la línea eléctrica puesta a tierra. Sin embargo, cuando se desee, el dispositivo interruptor general puede disponerse en la línea eléctrica puesta a tierra; mientras que el elemento resistivo general puede disponerse en la línea de potencia eléctrica de potencial.

De acuerdo con la disposición mostrada en la Fig. 6B, el primer elemento 613 de limitación general así como el segundo elemento 616 de limitación general son ambos dispositivos de resistencia. En este caso, el banco de condensadores 614 de trabajo está conectado al banco de condensadores 612 general a través de un primer dispositivo de resistencia (denominado en el presente documento como un primer elemento 613 resistivo general) dispuesto en la línea eléctrica de potencial y a través de un segundo dispositivo de resistencia (denominado en el presente documento como un segundo elemento 616 resistivo general) dispuesto en la línea eléctrica puesta a tierra. De acuerdo con esta realización, el elemento 616 resistivo general conecta los terminales de tierra del banco de condensadores 612 general y del banco de condensadores 614 de trabajo.

El módulo 62 de descarga del sistema 60 incluye un interruptor 621 de trabajo que se dispone en serie con el banco de condensadores 613 de trabajo y electrodos 622 y 623 separados por un espacio dentro del líquido 15 y dispuestos en serie con el interruptor 621 de trabajo para proporcionar una descarga eléctrica dentro del líquido 15.

Como se muestra en las Figs. 6A y 6B, el electrodo 622 se conecta al segundo elemento (elemento resistivo) 616 de limitación general indicado para la protección del dispositivo 611 de alimentación de alta tensión frente a sobrecargas. De la misma manera, el segundo elemento 616 de limitación general sirve para limitar la corriente de descarga entre el banco de condensadores 612 general y el banco de condensadores 614 de trabajo para evitar una descarga del banco de condensadores 612 general junto con el banco de condensadores 614 de trabajo. Más aún, durante el funcionamiento, el electrodo 618 de potencial del dispositivo 611 de alimentación de alta tensión puede conectarse a su electrodo 617 puesto a tierra a través del elemento 616 resistivo general. En este caso, la carga del banco de condensadores 614 de trabajo se proporciona también a través del elemento 616 resistivo general. Por ello, la corriente de carga del banco de condensadores 614 de trabajo puede también limitarse. La resistencia eléctrica del segundo elemento 616 de limitación general puede, por ejemplo, estar en el intervalo de 10 kiloohmios 50 kiloohmios.

Cuando se desee, el electrodo 622 puede finalizarse mediante una pluralidad de puntas de trabajo sumergidas dentro del líquido 15 y distribuidas dentro de un volumen deseado del líquido, aunque, tal como se muestra en las Figs. 6A y 6B, puede utilizarse también simplemente una punta de trabajo. Las puntas de trabajo se conectan a través de cables al electrodo 622 de potencial común. El segundo electrodo 623 se conecta a o se asocia con un cuerpo conductor puesto a tierra del recipiente 16 de tratamiento que contiene el líquido 15.

Por razones de seguridad, uno de los terminales (617 en las Figs. 6A y 6B) del dispositivo 611 de alimentación de alta tensión (por ejemplo, el terminal “negativo”) se pone a tierra permanentemente. Más aún, el cuerpo conductor del recipiente 16 de tratamiento se pone también permanentemente a tierra.

La operación del sistema 60 se inicia a partir de la carga del banco de condensadores 612 general por el dispositivo 611 de alimentación de tensión. En operación, el banco de condensadores 612 general se carga permanentemente dado que está permanentemente conectado al dispositivo 611 de alimentación de tensión. El banco de condensadores 612 general suministra una alta tensión al banco de condensadores 614 de trabajo.

De acuerdo con la realización mostrada en la Fig. 6A, el banco de condensadores 612 general puede descargarse parcialmente mediante el cierre (conexión) del interruptor 613, y a través del segundo elemento 616 resistivo general, para suministrar una alta tensión al banco de condensadores 614 de trabajo. De acuerdo con la realización mostrada en la Fig. 6B, el banco de condensadores 612 general suministra permanentemente una alta tensión al banco de condensadores 614 de trabajo a través del primer elemento 613 resistivo general y del segundo elemento 616 resistivo general conectado al dispositivo 611 de alimentación de tensión.

La pérdida de tensión a través del banco de condensadores 612 general debido a esta descarga puede estimarse por (Cg -Ct) / Cg. Debido a la condición Cg >> Ct, esta pérdida es relativamente pequeña, es decir, (Cg -Ct) / Cg << 1.

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